www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Uzay-Zaman Uyarlamalı İşleme (STAP)

Hedef:
Yerden Yansıma parasitleri
SNR [dB]
Düzgeleştirimiş Doppler
sin (Azimut)
Bozucu Sinyaller

Resim 1: Uzay-zaman izgesi

Hedef:
Yerden Yansıma parasitleri
SNR [dB]
Düzgeleştirimiş Doppler
sin (Azimut)
Bozucu Sinyaller

Resim 1: Uzay-zaman izgesi

Uzay-Zaman Uyarlamalı İşleme (STAP)

Uçağa takılı modern radar sistemlerinin, seçilen hedefleri yerden yansıma parazitleri (clutter) ve bozucu parazitler (jamming) altında bile tanıması beklenir. Uçağın kendisinin de hareket etmesi nedeni ile yerden yansıma parazit sinyallerinin frekansları keza bir Doppler kaymasına uğrarlar. Bu Doppler frekans miktarı o anki göreli hızın radyal bileşenine doğru orantılıdır ve hareket ekseninin açısına bağlıdır. Yavaş hareket eden hedeflerin Doppler frekansı genellikle yerden yansıma parazitleri izgesinin (spectrum) ana lob bileşeni içerisinde yer kalır, böylece yere konuşlu radarlarda olduğunun aksine yalnızca Doppler frekansından faydalanılarak hedefin ayırt edilmesi mümkün olmaz.

Bu tür yerden yansımaların, hareketli hedef yansımalarından ayırt edilmesi ancak Uzay Zaman Uyarlamalı İşleme (Space-Time Adaptive Processing STAP) olarak adlandırılan bir teknikle başarılabilir. STAP tekniği sayesinde yavaş uçmakta olan nesneler, bu nesnelerin yansıma sinyalleri yerden yansıma sinyalleri ve bozucu parazitlerin etkisi altında kalsa bile tanınabilirler. Uçuş yönü boyunca (yani uçakta anan eksen boyunca) daha fazla sayıda alt-açıklıkların (sub-apertures) yerleştirilmesi halinde, yerden geri yansıyan dalgalar bu alt-açıklıklarda zamanda-kaymalı olarak algılanırlar. Bu sinyaller kendi çalıştıkları kanallarda ideal durumda sadece bu zaman ayrıklıkları sayesinde ayırt edilebilirler. Bir radyal hız bileşenine sahip hareket etmekte olan hedeflerin bu zaman dilimi içerisinde duyargaya (alt anten açıklığına) olan uzaklığı değişir, böylece sinyaller bir faz kaymasına uğrarlar ve bu sinyaller yerden parazit yansıma sinyallerinden ayırt edilebilirler. Bu hedefe alınan sinyallerin bir uzay- ve zaman düzleminde işlenmesi sayesinde varılabilir. Bir hedefe ait yankı sinyalleri ortamı sadece zamansal-doğrusal olarak değil, aynı zamanda bir ikinci boyutta da (burada uzaysal değişim) karşılaştırılır. (Bazı yayınlarda bu yöntem iki boyutlu işlemci olarak ta adlandırılmaktadır).

Sinyal alış tarafında birden fazla sayıda duyarganın (anten gruplarının) uçuş yönü boyunca yerleştirilmiş ve paralel alım kanalları ile donatılmış olması teknik bir zorunluluktur. İdeal olarak uçağının kendi hareketi darbe tekrarlama frekansı ile ayarlanabilir. Eğer bu mümkün olmazsa alış kanallarının bir ağırlık dağılımı (weigting) ile yaklaşık bir sonuç elde edilebilir. Çıkış sinyali bu ağırlık dağılımı yapılmış giriş sinyallerinin ya doğrusal bir birleşimi ya da toplamı olur.

STAP ile örneklere uyarlanmış ağırlıklaşma hesaplarında bir gürültü- ve yerden yansıma ortamında sunulan ters ortak-değişinti matrisi (inverse covariance matrix) kullanılır. Bu matrisin değerlerinin hassasiyeti yerden yansıma parazitlerinin yapısının verilerin işlenmesi süresince (keza birden fazla sayıda darbe periyodunca) değişmemesine bağlıdır.